pmr3507 fábrica digital - usp · 2019-02-22 · a engenharia • 3500 ac –registro do uso da...
TRANSCRIPT
LSA – Laboratório de Sistemas de Automação www.pmrlsa.poli.usp.br
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Departamento de Engenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos
Av. Prof. Mello Moraes, 2231
05508-030 - São Paulo - SP - Brasil
PMR3507
Fábrica digital
Evolução da humanidade e da engenharia
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 5 a 2,6 milhões de anos
– Ferramentas de pedra
– 2,8 milhões de anos – lança de madeira e pedra
– 2,6 milhões de anos – machados, facas, bigornas,
cunhas
– Caçar, limpar animais e cortar carne
– Cortar árvores e frutas
– Afiar ossos para pescar
• 1,5 milhões de anos
– Fundição de metais
– Início da idade do cobre
• 8000 AC
– Cobre não era ideal para armas e ferramentas por ser
muito maleável
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 3500 AC
– Registro do uso da roda por artesões para fazer potes
de barro
– Não se sabe ao certo quando foi inventada
– Usada para triturar grãos, fazer ceramica, para
transporte de objetos pesados
– Inicialmente feitas de madeira maciça
• 3200 AC
– Rodas usadas em carroças, na Mesopotâmia
• 3000 a 1000 AC
– Idade do bronze
• 2000 AC
– Rodas raiadas usada em carroças e carruagens
– Egito, norte da Europa, China
– Mais leves e eficientes que as rodas maciças
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1500 AC
– Idade do ferro
– Torno primitivo – usado para “usinar” madeira
– Considerada a primeira máquina ferramenta
– Continuamente modificado para produzir móveis,
rodas raiadas, ornamentos
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1000 AC
– Celtas introduziram o anel de ferro nas rodas raiadas
• 360 AC
– Torno usado para usinar bronze
– Aumento da durabilidade
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a
• 1600 – Carroças engatadas umas às outras, puxadas por
cavalos, trafegavam sobre trilhos de madeira (mais tarde substituídos por ferro)
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1663
– Alemão Otto von Guericke
– Projetou e construiu a primeira máquina eletrostática
– Composta de um globo de enxofre e uma vara de
madeira passando pelo seu centro
– O globo podia ser girado com as mãos gerando
centelhas
• 1698
– Thomas Newcomen, Grã-Bretanha, instala um motor
a vapor para esgotar água em uma mina de carvão
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1733
– John Kay, Grã-Bretanha, inventa uma lançadeira
volante para o tear, acelerando o processo de
tecelagem
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1750
– Marca o início da 1ª Revolução Industrial (Inglaterra)
• 1764
– James Hargreaves, Grã-Bretanha, inventa a fiadora
"spinning jenny", uma máquina de fiar rotativa que
permitia a um único artesão fiar oito fios de uma só
vez
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1765
– James Watt, Grã-Bretanha, introduz o condensador
na máquina de Newcomen, componente que aumenta
consideravelmente a eficiência do motor a vapor
• 1768
– Richard Arkwright, Grã-Bretanha, inventa a "spinning-
frame" (faz novelos de linha), uma máquina de fiar
mais avançada que a "spinning jenny"
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1771
– Richard Arkwright, Grã-Bretanha, introduz o sistema
fabril em sua tecelagem, adaptando a “spinning
frame” para ser movida por roda d’água, dando
origem à “water –frame”
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1776
– Adam Smith
– Divisão do trabalho para aumentar a produtividade
– Inspirou vários conceitos na revolução industrial
– Estabeleceu o local de trabalho com pessoas, máquinas e matérias primas
– Máquinas como substitutas das operações manuais (produção em massa)
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a
• 1790 – Estabelecido o conceito de partes intercambiáveis
• 1780 - 1790
– Protótipo de locomotiva (John Fitch, Estados Unidos)
• 1784
– Protótipo de locomotiva (William Murdoch, Escócia)
• 1779
– Samuel Crompton, Grã-Bretanha, inventa a "spinning
mule", combinação da "water frame" com a "spinning
jenny"
– Permitiu produzir fios mais finos e resistentes
– Capaz de fabricar tanto tecido quanto duzentos
trabalhadores, apenas utilizando alguns deles como
mão-de-obra
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1793
– Eli Whitney, Estados Unidos, inventa o descaroçador
de algodão
• 1794
– Primeiro motor a combustão interna
– Aberto na parte superior e fechado na parte inferior –
mistura não era comprimida
• 1800 – Inventado o torno com fuso
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a
• 1808
– Richard Trevithick, Grã-Bretanha, tornou a locomotiva
mais compacta
– Velocidade de 19Km/h
• 1804
– Richard Trevithick, Grã-Bretanha, primeira locomotiva
posta em operação
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1814
– George Stephenson cria sua primeira locomotiva
• 1819
– Início da fabricação de motores elétricos
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a
• 1829 – George Stephenson - locomotiva atinge 48Km/h
– Impulsiona a expansão das ferrovias
• 1820
– Inventado o raio de ferro tensionado – similar ao
usados em bicicletas
– Inventada a precursora da fresa – ferramenta
estacionária e a mesa se move
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a
• 1840
– Surgem as ferramentas para fabricar perfis de
engrenagem
• 1832
– Estudo de tempos e métodos na indústria visando
melhorias nos métodos produtivos
• 1850
– Marca o fim da 1ª Revolução Industrial (Inglaterra)
– Marca o início da 2ª Revolução Industrial (EUA e
Alemanha)
– Considerado um marco no emprego de métodos
científicos na engenharia
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1860
– Etienne Leonir, França, primeiro motor de 2 cilindros
comercializado
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1876
– Nikolas Otto, Alemanha, cria o motor a compressão, a
gasolina
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1883
– Edison inventou a lâmpada... depois de 700 fracassos
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1886
– (Frederic W.) Taylor realiza primeiro estudo científico
sobre remoção de metal
– Conduziu aproximadamente 50 mil experimentos
– Avanços:
– importância do fluído de corte
– velocidade de avanço da ferramenta
– profundidade de corte
– vida útil da ferramenta
• 1890
– Desenvolvimento do motor de indução (CA)
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1893
– Rudolf Diesel cria motor a diesel
– Melhor eficiência térmica
– Bom tanto para uso estacionário quanto para
automóveis
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a
– Avaliar o desempenho do ser humano
– Organização do trabalho
– Melhores métodos de trabalho
– Padrões de trabalho
– Padrões de tempo para as atividades
– Divisão das atividades em elementos básicos e
estudo das melhores sequências (de movimento) para
a maior produtividade
• 1911
– Taylor publicou “Princípios do gerenciamento
científico”
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1912
– Henry Gantt desenvolveu o diagrama de
agendamento de atividades e suas relações – gráfico
de Gantt
• 1913
– Ford introduziu o conceito de linha de produção
– Redução do tempo de fabricação
– Incentivos financeiros para quem produzisse mais
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1914 - 1918
– 1ª Guerra Mundial
• 1929
– Queda da bolsa de Nova York
– Produção em massa se desenvolveu e acelerou após
a 1ª Guerra Mundial
• 1937
– Princípio de Paretto – 20% das causas são
responsáveis por 80% dos problemas
• 1939 - 1945
– 2ª Guerra Mundial
– Marca o fim da 2ª Revolução Industrial
– Marca o início da 3ª Revolução Industrial
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1945
– Uso de técnicas matemáticas na produção
– Programação linear, modelos de transporte,
agendamento da produção, teoria de filas
• 1946
– Produzido o 1º computador eletrônico - ENIAC
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a
• 1950 - 1960
– Técnicas de gerenciamento quantitativo foram usadas
para modelar e simular processos complexos
– Sistemas de suporte à tomada de decisão
– PERT (Project Evaluation and Review Technique)
– CPM (Critical Path Method)
– LP (programação linear)
– PO (pesquisa operacional)
– MRP (Material Requirement Planning)
– MRP II (Manufacturing Resource Planning)
• 1950
– Começam a serem fabricados os circuitos integrados
• 1947
– Inventado o transistor
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1952
– Primeiro protótipo de máquina de comando numérico
é produzido no MIT
– Usava cartões perfurados
– Precisava de muitos cartões até conseguir fazer o
programa corretamente
• 1960
– Comando numérico controlado por computador - CNC
– Fim do cartão perfurado
– Surgimento de diferentes linguagens de programação
– G, M, APT
– Reduz interação / intervenção humana
– Aumenta produtividade
– Feedback e controle ótimo por meio do
monitoramento contínuo e otimização dos parâmetros
de usinagem
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a
• 1960 - 1970 – Produzir menos e melhor
– JIT (Just in Time) – reduzir estoque de produtos em
processo e eliminar todos os tipos de desperdício
– Kanban – produção puxada
– Kaizen – aprimoramento contínuo
– TQM (Total Quality Management)
• 1960
– ARPAnet (Advanced Research Project Agency) –
precursora da internet (fins militares)
– Inventado o primeiro laser de rubi
• 1961
– 1º robô UNIMATRON instalado na GM
– 1ª calculadora eletrônica
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1967
– 1ª calculadora portátil
• 1968
– 1º computador a usar circuitos integrados
– Projetado e produzido o CLP, a pedido da GM
• 1970
– Internet
• 1971
– 1º programa de e-mail
– MODICON (MOdular DIgital CONtroller)
– Especificado por Edward R. Clark
– Projetado por Dick Morley, “pai” do CLP
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a
• 1978
– 1º robô PUMA foi fabricado
• 1980
– 1º transistor de 32bits
– Tem início a prototipagem rápida
• 1981
– IBM produz o PC
– Operações perigosas, desagradáveis, repetitivas, e
inacessíveis para seres humanos
– Conceito originalmente adotado para qualquer técnica
da manufatura aditiva que deposita material camada a
camada a partir de um modelo CAD
• 1977
– GM especifica o robô PUMA (Máquina Programável
Universal para Montagem)
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1986
– Estereolitografia é utilizada para prototipagem rápida
• 1990
– Internet
– WWW (World Wide Web)
– HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
– HTML (HyperText Markup Language)
– Globalização
– Necessidade de aprimoramento constante da
flexibilidade e personalização para atender a
população global
– Acirramento da competição entre as empresas
– Melhor produto, menor custo, menor tempo - métodos
de melhorias continuas
Evolu
ção
da
hu
man
idad
e e
da
en
ge
nh
ari
a • 1990
– Mudanças constantes nas necessidades dos clientes
– Clientes querem qualidade e variedade
– Menor ciclo de vida do produto
– Flexibilidade é a palavra chave
– Manufatura celular + sistema de manufatura
reconfigurável >> ambientes de manufatura ágil e
flexível
– Sistemas de manufatura baseados em internet
– Troca de conhecimentos de produção pela internet
– Manufatura ágil e virtual >> produtos podem ser
projetados, produzidos e vendidos em diferentes
partes do globo